趙福鑫，張 闖，劉素貞，徐志成

(1.河北工業(yè)大學(xué)省部共建電工裝備可靠性與智能化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300130；2.河北工業(yè)大學(xué)河北省電磁場與電器可靠性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300130)

磷酸鐵鋰電池具有比容量高、材料穩(wěn)定性好、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，在新能源領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。鋰離子電池的發(fā)展離不開有效的檢測手段。目前對于電池外部特性的表征技術(shù)集中于電參數(shù)[1-2]和熱參數(shù)[3-4]，其優(yōu)勢在于各種參數(shù)獲取簡單、技術(shù)相對成熟及成本較低。然而鋰離子電池是一個(gè)具有多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的封閉系統(tǒng)，基于電參數(shù)和熱參數(shù)的表征手段無法直接反映電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，不足以精確表征電池內(nèi)部復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)。對于鋰離子電池實(shí)際性能的有效檢測手段主要分為原位檢測和拆解分析兩個(gè)方法。原位檢測方法主要包括：超聲檢測、紅外光譜、掃描電鏡、透射電子顯微鏡(TEM)檢測、核磁共振、電化學(xué)阻抗譜分析、X 射線衍射等。超聲檢測與其他檢測技術(shù)相比，具有靈敏度高、缺陷定位準(zhǔn)確、使用簡單方便和成本低等特點(diǎn)，是具有較高性價(jià)比的解決方案之一。

近年來，一些研究成功地利用聲學(xué)檢測方法表征電池的結(jié)構(gòu)變化。Sun Bo 等從電化學(xué)-聲場耦合的角度，引入超聲波計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)變化趨勢得出了鋰離子電池楊氏模量單次循環(huán)中的變化特征，分析了鋰離子電池在長期循環(huán)過程中的聲學(xué)響應(yīng)特性，表明了超聲波計(jì)數(shù)表征荷電狀態(tài)(SOC)和健康狀態(tài)(SOH)的可行性[5]。Chang Wesley 等研究了超聲波與電池的化學(xué)機(jī)械性能之間的關(guān)系，利用聲學(xué)信號對電池的剛度進(jìn)行了準(zhǔn)確的測量[6]。Robinson 等通過對比充放電過程中超聲波飛行時(shí)間(ToF)的變化趨勢，獲得了電極結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性變化規(guī)律，并指出電極材料的楊氏模量與SOC和外加電流具有相關(guān)性[7]。

目前大多數(shù)學(xué)者都是在常溫和較低放電倍率等特定條件下利用常規(guī)的聲學(xué)指標(biāo)進(jìn)行研究，忽略了環(huán)境溫度變化和電池放電電流的影響。然而實(shí)際應(yīng)用時(shí)電池常處于高倍率、大電流充放電狀態(tài)，嚴(yán)重發(fā)熱和散熱環(huán)境的限制使電池自身的溫度變化不能忽略。同時(shí)，鋰離子電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)與多個(gè)物理場耦合，利用聲學(xué)信號解釋內(nèi)部動力學(xué)特征的原理尚不明確，電池劇烈反應(yīng)情況下超聲信號的精度和穩(wěn)定性還需進(jìn)一步提高，亟需解決較高溫度條件下超聲信號表征能力差的問題，因此研究溫度對聲學(xué)表征電池結(jié)構(gòu)變化的影響顯得尤為重要。

為此，本文研究了不同放電條件下電池溫度變化對聲學(xué)特征檢測磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)變化的作用機(jī)制，通過實(shí)驗(yàn)獲取電池內(nèi)部溫度，提出解耦溫度影響的時(shí)域聲學(xué)特征，從理論上闡述了電池充放電過程中電化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1 鋰離子電池聲學(xué)檢測機(jī)理

1.1 磷酸鐵鋰電池工作原理及聲學(xué)檢測機(jī)理

磷酸鐵鋰單體電池充放電工作原理如圖1 所示。

圖1 磷酸鐵鋰電池工作原理

鋰離子在層狀石墨陽極和磷酸鐵鋰陰極中的嵌入和脫出是鋰離子電池動力學(xué)過程的基礎(chǔ)，充放電過程中，鋰離子電池發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

其中x為鋰含量，在充電過程中，鋰離子從陰極脫出，經(jīng)過電解液和隔膜后嵌入陽極。脫鋰過程中電池陰極材料由LiFePO4逐漸變?yōu)镕ePO4，兩種材料結(jié)構(gòu)接近，在反應(yīng)前后陰極材料整體體積和結(jié)構(gòu)變化較小。同時(shí)，負(fù)極中石墨不斷嵌鋰，由C6轉(zhuǎn)變?yōu)長iC6，根據(jù)第一性原理，石墨層間范德華力比較微弱，鋰離子插入石墨層間后通過陽離子-π 鍵與相鄰的C 原子形成LiC6，大大增加了石墨電極的楊氏模量，實(shí)驗(yàn)表明在貧鋰和富鋰兩種極限狀態(tài)下石墨的楊氏模量相差3 倍[8]。因此電池整體有效楊氏模量變化趨勢與石墨電極的變化趨勢一致。但電池材料的楊氏模量不僅是鋰含量的函數(shù)，也是施加電流密度的函數(shù)[7]。電極中鋰離子擴(kuò)散速率有限，過高的電流密度會在電極中產(chǎn)生鋰離子濃度梯度，與充放電倍率呈正相關(guān)，使石墨在充放電過程中具有多個(gè)共存相，降低了石墨電極的楊氏模量[9]?？梢?，電池楊氏模量與SOC和電流密度均具有直接關(guān)聯(lián)，由此可建立鋰離子電池的電化學(xué)-聲學(xué)耦合關(guān)系。

1.2 聲學(xué)特征提取原理

鋰離子電池是具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)。電池充放電過程中，電極材料的密度和楊氏模量變化導(dǎo)致聲阻抗改變，使接收到的超聲信號帶有電極內(nèi)部特征。超聲縱波在介質(zhì)中的傳播可以用以下公式表示。

其中，縱波波速c取決于材料的體積模量K、剪切模量G和密度ρ。當(dāng)聲波穿過材料時(shí)，幅值會隨著能量的損失而逐漸減小。聲波衰減過程很復(fù)雜，與能量損失和散射效應(yīng)有關(guān)。聲阻抗Z與聲波穿過的材料的密度和彈性模量有關(guān)，而體積模量和剪切模量則與楊氏模量E和泊松比v有關(guān)。

鋰離子電池在充放電過程中泊松比基本不變，因此介質(zhì)中的縱波波速由楊氏模量和密度共同決定。研究表明，縱波波速主要由石墨陽極模量、密度和陰極密度決定[10]。常用聲學(xué)表征指標(biāo)為聲波幅值(SA)和ToF。SA通常取時(shí)域信號固定波包的最大值，而ToF通常取到達(dá)該幅值所用的時(shí)間，表示超聲探頭發(fā)出聲學(xué)信號再到接收到此信號需要的時(shí)間。

式中：l為電池厚度；c為縱波群速度；聲學(xué)飛行時(shí)間由聲程和波速共同決定。

2 鋰離子電池超聲檢測實(shí)驗(yàn)

本文中搭建的鋰離子電池超聲檢測實(shí)驗(yàn)平臺由電池循環(huán)模塊、信號采集模塊、恒溫控制模塊和超聲檢測模塊4 部分構(gòu)成，如圖2 所示。

圖2 超聲檢測電池實(shí)驗(yàn)示意圖

其中，超聲測量模塊采用一發(fā)一收模式獲取超聲縱波信號；電池循環(huán)模塊對電池進(jìn)行特定機(jī)制的充放電處理；電池測試系統(tǒng)型號為藍(lán)電CT6002A，通過上位機(jī)采集電壓電流和溫度等數(shù)據(jù)；電池測量模塊電壓測量范圍為0～5 V，電流測量范圍為±100 A，測量精度為0.1%RD+0.1%FS。使用溫度傳感器檢測并記錄充放電過程中電池溫度變化，溫度測量范圍為－30～120 ℃。電池及換能器放入恒溫系統(tǒng)中，以減少環(huán)境溫度的影響并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所用儀器名稱如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器名稱

實(shí)驗(yàn)采用某商用軟包磷酸鐵鋰電池，容量為20 Ah，推薦最大放電倍率為3C。采用CTS-8077PR 型信號發(fā)生接收器和5 MHz 頻率的壓電探頭作為超聲波信號激發(fā)和接收裝置，探頭與電池接觸面涂甘油耦合劑以減少超聲波傳遞損失。結(jié)合上位機(jī)用Tektro‐nix MSO44 混合信號示波器采集信號。充放電過程中電池會發(fā)生膨脹或收縮，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了專用3D 打印夾具防止探頭移動，并使用壓力傳感器確保探頭與電池接觸面壓力不變。實(shí)驗(yàn)過程使用設(shè)備如圖3所示。

圖3 超聲檢測電池實(shí)物圖

3 聲學(xué)時(shí)域特征溫度解耦方法

3.1 常規(guī)聲學(xué)指標(biāo)的提取

本實(shí)驗(yàn)測得的信號分為電信號、溫度信號和超聲信號。實(shí)驗(yàn)過程中電-聲-熱參數(shù)是同步采集的，其中電信號和溫度信號采集時(shí)間間隔為1 s，超聲信號采集時(shí)間間隔為30 s。實(shí)驗(yàn)主要分析超聲飛行時(shí)間和振幅的變化規(guī)律。聲波幅值取信號的希爾伯特包絡(luò)線的幅值，飛行時(shí)間偏移量取該時(shí)刻波形與基準(zhǔn)波形之間的時(shí)間差值，其基準(zhǔn)波形為實(shí)驗(yàn)過程中首次記錄的波形(開路狀態(tài)下)，計(jì)算公式為：

式中：t1為測試波形的希爾伯特上包絡(luò)線幅值對應(yīng)時(shí)間；t基準(zhǔn)為電池首次記錄波形幅值對應(yīng)的時(shí)間。聲波振幅SA為該時(shí)刻波形的峰值。

聲學(xué)時(shí)域和頻域波形如圖4 所示。

圖4 聲學(xué)時(shí)頻域波形圖

3.2 電池內(nèi)部溫度的獲取

解耦溫度對聲學(xué)時(shí)域特征的影響，精確獲取電池內(nèi)部平均溫度十分重要。放電時(shí)電池厚度方向上存在不容忽略的溫度梯度，用表面溫度代替平均溫度會產(chǎn)生很大誤差。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種能夠精確檢測電池內(nèi)部溫度的裝置，將電池及溫度傳感器整體置于恒溫恒濕箱中，電池上表面自然散熱，下表面用多層隔熱材料覆蓋以模擬絕熱條件，上下表面分別放置溫度傳感器，如圖5 所示。

圖5 電池溫度檢測裝置示意圖

對電池進(jìn)行完整的恒流放電-恒流充電-恒壓充電循環(huán)實(shí)驗(yàn)，在最大推薦放電倍率(3C)下，測得電池上下表面最大溫度差為5 ℃，電池內(nèi)部存在巨大的溫度梯度。由于電池一面為絕熱環(huán)境，電池放電產(chǎn)生的熱量只能通過上表面進(jìn)行交換。因此通過電池的表面溫度可以計(jì)算電池內(nèi)部溫度梯度和整體平均溫度。軟包電池的傳熱方程表示為：

式中：ρ為單體電池密度，kg/m3；Cp為比熱容，kx、ky和kz分別為沿電池長度、寬度和厚度方向的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；qtotal為電池產(chǎn)熱速率。

電池面積較大且壓電探頭較小，因此忽略電池升溫時(shí)的邊緣效應(yīng)，將電池作為一個(gè)均勻產(chǎn)熱的整體，傳熱過程可以簡化為只沿厚度方向，即z方向的一維傳熱過程，公式(10)可以簡化為：

由此得出電池平均溫度。圖6 以1C為例對電池進(jìn)行恒流放電-恒流充電-恒壓充電實(shí)驗(yàn)，對比了電池充放電過程中的平均溫度與表面溫度。

圖6 電池平均溫度和表面溫度對比

對比電池平均溫度與表面溫度可知，3 個(gè)溫度變化規(guī)律相近，且平均溫度介于上下表面溫度之間。在整個(gè)循環(huán)過程中，電池最高溫度出現(xiàn)在放電結(jié)束時(shí)刻，達(dá)到了32.2 ℃。放電過程中，初期溫度迅速升高，中期溫度維持在28 ℃左右，后期溫度再次升高；充電過程中，電池溫度先下降后上升，符合磷酸鐵鋰電池正常產(chǎn)熱特性。該方法能在不破壞電池的前提下，利用絕熱條件獲取電池內(nèi)部溫度，不僅解決了電池內(nèi)部植入溫度傳感器困難的問題，還提高了測量溫度的精確性。

3.3 溫度對全電池聲學(xué)時(shí)域特征的影響

解耦溫度的影響，需要獲得溫度與聲學(xué)特征間的關(guān)系。將處于開路狀態(tài)約20%SOC的電池靜置在恒溫箱中，在5 ℃環(huán)境中靜置1 h 后，將溫度以0.11 ℃/min 的變化率在6 h 內(nèi)升高至45 ℃并維持1 h。實(shí)驗(yàn)獲得開路狀態(tài)鋰離子電池聲波時(shí)域特征隨溫度變化的規(guī)律，如圖7 所示。

圖7 聲學(xué)時(shí)域特征變化曲線

實(shí)驗(yàn)溫度范圍為5～45 ℃，電池外觀未發(fā)生顯著變化。圖7(a)中聲波飛行時(shí)間增加由多種因素共同造成。電池溫度升高，電池內(nèi)部材料密度降低和彈性性質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致電池整體聲速降低，同時(shí)溫度升高使得電極層受熱膨脹，使超聲波傳播距離增加，增加了聲波飛行時(shí)間。圖7(b)的聲波幅值變化趨勢與飛行時(shí)間相反，低溫下電極層收縮，電解液粘度和密度增加，聲阻抗減小導(dǎo)致振幅升高；溫度升高后電極層膨脹，電解液粘度和密度下降，聲波傳輸損耗增加導(dǎo)致振幅下降[11]。

上述結(jié)果表明溫度和聲波時(shí)域特征之間存在線性關(guān)系，但以上結(jié)論是基于某一固定SOC的開路狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為全面了解荷電狀態(tài)的影響，實(shí)驗(yàn)比較了幾種不同SOC下聲學(xué)特征隨溫度變化的規(guī)律，將6 種不同SOC下的聲學(xué)特征變化曲線進(jìn)行對比，并對其進(jìn)行了線性擬合，如圖8 所示。

圖8 不同SOC聲學(xué)時(shí)域特征變化曲線

圖8(a)為不同SOC下ToF變化曲線，溫度變化與ToF之間近似線性關(guān)系，隨著SOC的增加，溫度與飛行時(shí)間偏移量之間的斜率即溫度耦合系數(shù)會發(fā)生微小變化，與荷電狀態(tài)相關(guān)的溫度耦合系數(shù)kSOC計(jì)算公式為：

式中：Tav為電池平均溫度。

圖8(a)的子圖給出了溫度耦合系數(shù)隨SOC的變化關(guān)系。石墨和LiFePO4在鋰化和脫鋰過程中，材料性能變化改變了電池的熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)致聲波信號發(fā)生相應(yīng)的變化。圖8(b)中聲波振幅與飛行時(shí)間的變化趨勢相反。隨著SOC的降低，溫度對聲學(xué)信號的影響也越來越顯著。不同SOC下聲學(xué)飛行時(shí)間受溫度變化程度較小，更有利于消除溫度對超聲檢測的影響，因此以聲波飛行時(shí)間作為溫度解耦特征信號。

3.4 全電池聲學(xué)飛行時(shí)間對溫度的解耦合

解耦溫度后的ToF偏移應(yīng)僅取決于荷電狀態(tài)相關(guān)的材料特性變化，而與電池自身溫度變化無關(guān)。由圖8(a)可獲得聲學(xué)時(shí)域特征溫度耦合系數(shù)，通過排除電池溫度相關(guān)的ToF偏移，得到解耦溫度影響的聲學(xué)飛行時(shí)間信號，充放電過程中，荷電狀態(tài)改變使溫度耦合系數(shù)隨之變化，采用固定系數(shù)進(jìn)行溫度解耦合會產(chǎn)生較大誤差，因此文中引入kSOC消除電池荷電狀態(tài)改變帶來的影響。溫度補(bǔ)償飛行時(shí)間偏移量的計(jì)算公式為：

實(shí)驗(yàn)獲得0.5C放電-充電循環(huán)期間，ToF偏移量變化曲線如圖9 所示。

圖9 解耦溫度前后ToF對比

鋰離子電池充放電過程中，不同階段飛行時(shí)間變化對應(yīng)不同的電化學(xué)狀態(tài)，影響單次循環(huán)中飛行時(shí)間的變化因素可以歸納為：電極材料中鋰離子濃度、鋰離子濃度分布、電池厚度變化。

放電過程中，鋰離子電池恒流放電時(shí)內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)為正極嵌鋰和負(fù)極脫鋰，放電初始，由于突然對電池施加電流激勵，電池端電壓會發(fā)生階躍下降現(xiàn)象，這是由于突然施加放電電流使電極和電解質(zhì)界面的鋰離子濃度迅速變化，即濃差極化導(dǎo)致的。但由于放電倍率較小(0.5C)，因此飛行時(shí)間變化并不明顯。放電中期，電極中濃差極化程度基本不變，石墨電極中鋰離子濃度逐漸減小導(dǎo)致電池厚度減小，ToF平穩(wěn)下降；放電后期，石墨電極中鋰離子濃度較低，鋰離子脫出導(dǎo)致的電極收縮現(xiàn)象顯著增加，ToF迅速下降，電池測厚實(shí)驗(yàn)同樣證明了這個(gè)結(jié)論。放電結(jié)束前，石墨電極中鋰離子擴(kuò)散系數(shù)減小，電極中鋰離子濃度分布增加；同時(shí)石墨表面附近電解液局部密度減小，增大了電極和電解液的聲阻抗失配程度，因此ToF偏移呈快速上升趨勢。

放電結(jié)束后立即對電池充電。充電過程采用恒流-恒壓充電方式，電極經(jīng)歷與放電過程相反的電化學(xué)過程。恒流充電階段，ToF變化與恒流放電階段呈對稱趨勢。恒壓充電階段，石墨負(fù)極鋰離子濃度接近飽和，電極中鋰離子在逐漸減小的充電電流下分布更加均勻，電池的電化學(xué)剛度在降低，ToF曲線發(fā)生微小上移，最后因恒壓充電階段電流逐漸減小，ToF又呈下降趨勢[6]。其中解耦溫度前ToF在整個(gè)循環(huán)過程中波動較大且變化規(guī)律復(fù)雜，且在0.8SOC、0.2SOC和放電末期出現(xiàn)明顯上升。與之相比，解耦溫度后的飛行時(shí)間變化曲線更加平穩(wěn)且有規(guī)律可循。

電池內(nèi)部彈性模量在充放電循環(huán)過程中會發(fā)生變化，充電時(shí)石墨電極彈性模量增加，同時(shí)鋰離子的嵌入使石墨負(fù)極材料發(fā)生膨脹，電池的厚度增加。飛行時(shí)間由聲程和聲速共同決定，充電過程中電池厚度增加會使聲程增加，此時(shí)超聲在電池中傳播時(shí)間會延長；同時(shí)電池內(nèi)部材料彈性模量的增加反而會引起飛行時(shí)間縮短。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中觀察到，充電聲波飛行時(shí)間會增加，表明在較低充電倍率(0.5C)下，相比于彈性模量引起的聲速增加，電池厚度變化對飛行時(shí)間變化的影響可能會更大。

3.5 連續(xù)循環(huán)下解耦合聲學(xué)信號的可重復(fù)性

經(jīng)信號提取和處理，圖10 為6 個(gè)循環(huán)周期內(nèi)電-熱-聲參數(shù)對應(yīng)曲線。理論上除電池健康狀態(tài)顯著下降，否則每個(gè)循環(huán)都會導(dǎo)致材料性能發(fā)生相同的變化，解耦后聲學(xué)飛行時(shí)間波形在多個(gè)循環(huán)中未出現(xiàn)明顯變化，這表明在短期循環(huán)過程中，解耦后聲學(xué)ToF波形有明顯的可重復(fù)趨勢，并且與電化學(xué)反應(yīng)過程同步。

圖10 多循環(huán)周期電-熱-聲參數(shù)對比圖

3.6 不同倍率循環(huán)下聲響應(yīng)特性

鋰離子動力電池在使用過程中經(jīng)常工作在不同的電流下，本節(jié)對不同放電倍率下溫度解耦合超聲信號進(jìn)行分析。在環(huán)境溫度25 ℃條件下對電池進(jìn)行0.25C、0.5C、1C、2C和3C的恒流放電-恒流充電-恒壓充電實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11 所示。從圖中可以看出，在較低的0.25C和0.5C充放電倍率下，解耦溫度前后ToF變化幅度較小，說明此時(shí)電池的電流較小，產(chǎn)生的熱效應(yīng)對聲學(xué)時(shí)域特征的影響并不大，充放電過程的變化也具有可逆的趨勢。隨著電池充放電倍率的增加，解耦溫度前后ToF的變化幅度也在增加，這是由于施加在電池上的大電流會產(chǎn)生大量焦耳熱，使電池材料發(fā)生顯著膨脹，引起聲學(xué)飛行時(shí)間的明顯增加。

圖11 不同倍率下解耦溫度前后ToF對比

在不同倍率下，充電結(jié)束時(shí)刻ToF并不為零，其變化趨勢為隨著倍率的增加而不斷增大。這是由于充放電倍率越大，電池厚度方向鋰離子分布越不均勻，且恒壓充電階段時(shí)間較短，導(dǎo)致充電結(jié)束時(shí)電池仍存在濃差極化現(xiàn)象，引起電池整體聲響應(yīng)特性的改變，說明ToF受鋰離子濃度分布的影響非常靈敏。

較高倍率下，ToF偏移曲線的充電數(shù)據(jù)和放電數(shù)據(jù)并不完全重合，這是因?yàn)殇囯x子電池存在遲滯現(xiàn)象，是由鋰離子在電極材料的脫出和嵌入產(chǎn)生的擴(kuò)散應(yīng)力引起的。從實(shí)測數(shù)據(jù)可以觀察到，電池的遲滯現(xiàn)象不會隨充放電倍率的變化而均勻變化，在較低充放電倍率下充電數(shù)據(jù)和放電數(shù)據(jù)基本重合，當(dāng)充放電倍率達(dá)到2C和3C時(shí)，電池出現(xiàn)了非常明顯的遲滯現(xiàn)象，解耦溫度影響的聲學(xué)飛行時(shí)間對該現(xiàn)象也體現(xiàn)出了很高的靈敏性。因此可以證明溫度解耦合聲學(xué)飛行時(shí)間描述鋰離子電池材料屬性和結(jié)構(gòu)變化的可行性。

4 結(jié)論

本文搭建了鋰離子電池電-聲-熱綜合檢測平臺，結(jié)合時(shí)域聲學(xué)特征對電池整體楊氏模量變化規(guī)律進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

(1)聲學(xué)時(shí)域特征與溫度成線性變化，超聲飛行時(shí)間和振幅的變化趨勢相反。聲學(xué)特征對溫度變化有較高的靈敏度，并且在較低荷電狀態(tài)下受溫度的影響更明顯。

(2)實(shí)驗(yàn)獲取了電池內(nèi)部平均溫度，引入溫度耦合系數(shù)消除了溫度變化對聲學(xué)傳播特性分析的不利影響。根據(jù)解耦溫度的聲學(xué)時(shí)域特征變化趨勢得出：放電倍率升高導(dǎo)致電池整體楊氏模量變化增大。

(3)多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)證明解耦溫度影響的聲學(xué)時(shí)域特征具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，與常規(guī)聲學(xué)特征相比，具有更直觀更精確體現(xiàn)電池狀態(tài)變化的能力。為超聲檢測大容量鋰離子動力電池提供了新的思路。